蒸汽火車的原理

蒸汽火車是一種由蒸汽機推動的鐵路運輸工具，在鐵路運輸史上扮演著重要的角色。本文將深入探討蒸汽火車的運作原理及其在台灣的發展歷程。
蒸汽火車的原理

蒸汽機的原理

蒸汽機是一種利用蒸汽膨脹產生動力的熱機，其運作原理為：

燃燒加熱：將燃料（如煤炭或木材）在火爐中燃燒，產生熱能。
水沸騰產生蒸汽：熱能使鍋爐中的水沸騰，產生高溫高壓蒸汽。
蒸汽膨脹做功：蒸汽經由蒸汽管路進入汽缸內，推動活塞運動。
機械能輸出：活塞的運動透過連桿和曲軸傳遞到驅動輪，使火車前進。

蒸汽火車的組成構造

蒸汽火車由以下主要部分組成：

鍋爐：燃燒燃料並產生蒸汽的場所。
汽缸：蒸汽膨脹做功的部位。
連桿與曲軸：將活塞運動轉換為驅動輪的旋轉運動。
驅動輪：帶動火車前進的車輪。
煤水車：儲存煤炭和水，為鍋爐供應燃料和水源。
駕駛室：司機操作火車的空間。

蒸汽火車的運作過程

加煤與注水：向鍋爐加煤並注水，啟動燃燒過程。
升火：在火爐中點燃燃料，使水沸騰產生蒸汽。
發車：司機打開蒸汽閥，蒸汽進入汽缸，推動活塞運動。
前進：連桿和曲軸將活塞運動轉換為驅動輪的旋轉運動，帶動火車前進。
停止：司機關閉蒸汽閥，蒸汽不再進入汽缸，火車減速並停止。

蒸汽火車在台灣的歷史與應用

蒸汽火車於1887年引進台灣，並成為當時主要的鐵路運輸工具。隨著柴油火車的普及，蒸汽火車逐漸退出營運，僅保留部分觀光列車。

台灣曾經擁有過多種類型的蒸汽火車，其中包括：

CK120型：台灣第一台蒸汽火車。
CT250型：美國製的蒸汽火車，俗稱「黑美人」。
DT650型：日本製的蒸汽火車，俗稱「騰雲」。

蒸汽火車與柴油火車的比較

蒸汽火車與柴油火車在運作原理、效率和使用成本上有所不同，以下為兩者的比較表：

蒸汽火車柴油火車

運作原理蒸汽機柴油引擎
燃料煤炭、木材柴油
效率較低較高
使用成本較高較低
排放產生大量的煙塵和噪音排放較少
維護複雜、耗時較為容易
可靠性較低較高

常見問題

1. 蒸汽火車是如何產生蒸汽的？

蒸汽火車的鍋爐中設有火爐，燃燒燃料產生熱能，使水沸騰產生蒸汽。

2. 蒸汽火車的驅動輪是如何旋轉的？

蒸汽火車的蒸汽膨脹在汽缸中推動活塞運動，透過連桿和曲軸將活塞運動轉換為驅動輪的旋轉運動。

3. 蒸汽火車為什麼會冒煙？

蒸汽火車在燃燒燃料時會產生大量的煙塵，包括煤炭顆粒和燃燒不完全的氣體。

4. 台灣目前還有蒸汽火車在營運嗎？

是的，台灣目前還有部分蒸汽火車保留作為觀光列車，如阿里山森林鐵路的「奮起湖號」和集集支線的「蒸汽火車觀光列車」。

推薦連結

台灣鐵路管理局蒸汽機車介紹https//www.railway.gov.tw/tra-tip-web/tip/tip004/tip433/4553
阿里山林業鐵路蒸汽火車https//forest.culture.tw/zh-tw/Attractions/Detail?id=2323&type=3

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